CN101393029B - 车载导航装置以及使用其的导航系统 - Google Patents

Abstract

一种车载导航装置，包括输入模块、当前位置检测模块、存储器、微控制器及输出模块。其中，输出模块包括驱动器、投影设备及万用支架。输入模块用于将用户的指令和请求输入车载导航装置。当前位置检测模块用于检测汽车的当前位置和时刻。存储器用于存储数字地图。微处理器用于根据用户输入的指令和请求及汽车的当前位置，调用存储器中的数字地图进行道路导引的制作，并将制作后的结果输出。输出模块用于接收微处理器所制作的道路导引信息。本发明的车载导航装置通过投影方式，将导航系统的道路导引信息直接投影在汽车的前挡风玻璃上，增加驾驶员的行车安全。另外，本发明还提供一种使用该车载导航装置的导航系统。

Description

车载导航装置以及使用其的导航系统

技术领域

本发明涉及一种汽车导航领域，尤其涉及一种汽车驾驶用车载导航装置以及使用其的导航系统。

背景技术

随着电子技术和数字信息技术的迅猛发展，汽车上应用的高科技技术越来越多，汽车导航系统便是其中之一。汽车导航系统是利用先进的全球定位系统(Global Positioning System，GPS)定位技术，结合车载导航装置和交通信息网络提供的地理信息系统(Geographic Information System，GIS)数据库，使行使中的车辆具有实时自动定位、导航等功能。

通常，车载导航装置装载在汽车上，用于确定直到设定的目的地的导向路线，并根据确定的导向路线引导汽车行使，且，通过在地图上进行显示本车和导向路线的位置重合的图像导向。然而，由于汽车可用空间有限，在不影响驾车员视线的情况下，车载导航装置的显示屏一般设置在驾驶座以及又前座之间的中间仪表板(即驾驶员的右侧位置)，或用万用支架支撑。然而，受车载导航装置安装位置的限制，驾驶员想观看显示屏的信息时，需要将视线移至右侧，影响行车安全，容易造成交通事故。此外，当导向路线发生事件，例如交通事故，偏离导向路线，如果不及时纠正，将直接影响导航的可靠性。

发明内容

针对上述情况，本发明目的即在于提供一种安全可靠、能以投影方式指示汽车行使方向的汽车导航装置。

另外，还提供一种能实时接收路况信息、安全可靠的导航系统。

本发明的发明目的是通过以下技术方案来实现的：

一种车载导航装置，包括输入模块、当前位置检测模块、存储器、微控制器以及输出模块。其中，输出模块包括驱动器、投影设备以及万用支架。输入模块用于将用户的指令和请求输入车载导航装置，其中，用户的指令和请求包括目的地名称。当前位置检测模块用于检测汽车的当前位置以及当前时刻。存储器用于存储数字地图。微处理器用于根据用户输入的指令和请求以及汽车的当前位置，调用所述存储器中的数字地图进行道路导引的制作，并将制作后的结果输出。输出模块用于接收微处理器所制作的道路导引信息。驱动器与所述微处理器相连，用于将道路导引信息进行放大处理。投影设备与所述驱动器连接，设置于汽车前挡风玻璃相应的汽车仪表板上，用于将放大后的道路导引信息投影及成像于汽车前挡风玻璃处。万用支架与所述投影设备连接，用于根据汽车的行使自动调整投影设备在挡风玻璃上成像的位置。

上述的车载导航装置，其中：所述的微处理器包括调用模块、计算模块、接收模块、判断模块以及传送控制模块。其中，调用模块用于根据用户输入的指令和请求从存储器中调用数字地图。计算模块用于计算汽车当前位置至设定的目的地的行使路径。接收模块用于接收计算的行使路径的交通状况信息。判断模块用于判断计算的行使路径是否是最优的路径。传送控制模块用于根据判断模块判断的结果传送控制指令，进行路径向导处理。

上述的车载导航装置，其中：所述的判断模块还用于判断汽车当前位置至设定的目的地是否是经常行使的路径；所述的输出模块还包括扬声器，与所述驱动器相连，用于发出声音，辅助完成道路导引。

上述的车载导航装置，其中：所述车载导航装置还包括信息状态采集模块以及执行模块。其中，信息状态采集模块用于采集汽车行使过程中的状态信息，并将采集的状态信息传送至所述微处理器。执行模块与所述微处理器相连；其中，所述微处理器接收采集的状态信息进行处理，输出控制信号至执行模块，执行模块根据接收到的控制信号控制汽车的行进。

上述的车载导航装置，其中：所述信息状态采集模块包括图像采集模块、测速器、激光扫描探测器、超声探测器以及陀螺传感器。其中，图像采集模块用于提供汽车行使过程中的道路图像信息。测速器用于探测汽车行使过程中的速度。激光扫描探测器用于探测前后汽车的距离、方位以及相对速度。超声探测器用于近距离探测汽车周边状态。陀螺传感器用于探测汽车前进的方向，并引导汽车的行使。

上述的车载导航装置，其中：所述图像采集模块为2个CCD摄像机，分别设置于汽车车内/车外的顶棚。

上述的车载导航装置，其中：所述执行模块包括车速控制模块、转向模块以及制动控制模块。其中，所述车速控制模块用于控制汽车的行进速度。转向控制模块用于控制汽车的转向。制动控制模块用于制止汽车的行进。

一种导航系统，包括智能交通系统、信息中心以及上述所述的车载导航装置。其中，智能交通信息系统用于提供行使路径的交通状况信息。车载导航装置用于确定直到设定的目的地的导向路线，并根据确定的导向路线引导汽车行使。信息中心用于与所述车载导航装置进行长距离通信，并为车载导航装置提供地图更新及紧急援助服务。

上述的导航系统，其中：所述智能交通系统包括地球卫星定位系统、地面接收站以及路面交通信息管理系统。其中，地球卫星定位系统用于提供定位和导航信息。地面接收站用于接收所述地球卫星定位系统所发射的定位和导航信息。路面交通信息管理系统用于根据地面接收站所接收到的信息提供即时的路面交通信息。

上述的导航系统，其中：所述信息中心包括信息接收模块、信息存储器、紧急援助模块以及控制模块。其中，信息接收模块用于接收所述车载导航装置请求信息。信息存储器用于存储数字地图以及曾经行使路径的路面交通信息。紧急援助模块提供援助模式，并将援助信息反馈至控制模块。控制模块分析接收到的信息，控制所述紧急援助模块进行援助，并传送援助信息至车载导航装置；当存储于信息存储器中的数字地图更新时，传送更新信息给所述车载导航装置更新其数字地图。

本发明的车载导航装置通过自身存储的数字地图，结合GPS，为驾驶员提供车辆定位、最优化行使路径的选择、偏航路径纠正等功能。又，通过投影方式，将导航系统的道路导引信息直接投影在汽车的前挡风玻璃上，增加驾驶员的行车安全。此外，使用其的导航系统能实时接收路况信息，避免汽车驶入交通堵塞路段，引导汽车在较短的时间内，以较大的效率到达目的地；当汽车遇到突发状况，通过信息中心，能通知道路通讯指挥中心进行车辆救援等紧急措施，增加汽车行使的可靠性。

附图说明

为了易于说明，本发明由下述的较佳实施例及附图作以详细描述。

图1为本发明一实施例中导航系统的模块图。

图2a为本发明图1中微处理器140的模块图。

图2b为本发明图1中状态采集模块120的模块图。

图2c为本发明图1中输出模块150的模块图。

图2d为本发明图1中执行模块160的模块图。

图2e为本发明图1中信息中心20的模块图。

图2f为本发明图1中智能交通系统30的模块图。

图3为车载导航装置10的配置示意图。

图4为车载导航装置10的投影示意图。

图5为车载导航装置10的使用示意图。

图6为自动调整投影设备152的示意图。

图7为本发明一实施例中导航方法的流程图。

图8为本发明图7中步骤S110的细化流程图。

具体实施方式

图1所示为本发明一实施例中导航系统的模块图。导航系统包括车载导航装置10、信息中心20以及智能交通系统30。其中，智能交通系统30用于提供行使路径的交通状况信息。信息中心20与车载导航装置10进行长距离通信，为车载导航装置10提供地图更新及紧急援助服务。车载导航装置10用于确定直到设定的目的地的导向路线，并根据确定的导向路线引导汽车行使。本实施方式中，车载导航装置10包括输入模块110、当前位置检测模块120、状态信息采集模块130、微处理器140、输出模块150、执行模块160以及存储器170。输入模块110用于将用户的指令和请求输入车载导航装置10。本实施方式中，输入模块110为键盘，输入的用户指令和请求包括目的地名称。在本发明其他实施方式中，该输入模块10也可以为触摸屏。

当前位置检测模块120用于检测汽车的当前位置以及当前时刻。其中，当前位置检测模块120包括GPS接收器(图中未示出)，其能同时接收3～12颗人造卫星发送来的电波，判断出地面或接近地面的物体的位置、移动速度和方向等参数。信息状态采集模块130用于采集汽车行使过程中的状态信息，并将采集的状态信息传送至微处理器140(具体参阅图2b)。存储器170用于存储数据，本实施方式中，存储器170存储数字地图。微处理器140用于根据用户输入的指令和请求以及汽车的当前位置，调用存储器170中的数字地图进行道路导引的制作，并将制作后的结果输出至输出模块150。输出模块150用于接收微处理器140所制作的道路导引信息。

图2a所示为本发明图1中微处理器140的模块图。微处理器140包括调用模块141、计算模块142、接收模块143、判断模块144以及传送控制模块。其中，调用模块141用于根据用户输入的指令和请求从存储器170中调用数字地图。计算模块142用于计算汽车当前位置至设定的目的地的行使路径。又，计算模块142能计算出多条不同的路径，例如：最短的路径、交叉路口最少路径等，本实施方式中指的计算的行使路径通常指最短的路径。接收模块143用于接收计算的行使路径的交通状况信息。即，从智能交通系统30中接收行使路径的交通状况信息。判断模块144用于判断计算的行使路径是否是最优的路径。又，判断模块144还用于判断汽车当前位置至设定的目的地是否是经常行使的路径。传送控制模块145用于根据判断模块144判断的结果传送控制指令，进行路径向导处理。

图2b所示为本发明图1中状态采集模块130的模块图。状态采集模块130包括图像采集模块131、测速器132、激光扫描探测器133、超声探测器134以及陀螺传感器135。其中，图像采集模块131为2个CCD摄像机，分别设置于汽车车内/车外的顶棚，用于提供汽车行使过程中的道路图像信息。测速器132用于探测汽车行使过程中的速度。激光扫描探测器133用于探测前后汽车的距离、方位以及相对速度。超声探测器134用于近距离探测汽车周边状态。陀螺传感器135用于探测汽车前进的方向，并引导汽车的行使。

图2c所示为本发明图1中输出模块150的模块图。输出模块150包括驱动器151、投影设备152、万用支架153以及扬声器154。驱动器151与微处理器140相连，用于将道路导引信息进行放大处理。投影设备152与所述驱动器连接，设置于汽车前挡风玻璃相应的汽车仪表板上，用于将放大后的道路导引信息投影及成像于汽车前挡风玻璃处。万用支架153与投影设备152连接，用于根据汽车的行使自动调整投影设备在挡风玻璃上成像的位置。此外，扬声器154用于发出声音，辅助完成道路导引。

图2d为本发明图1中执行模块160的模块图。执行模块160包括车速控制模块161、转向控制模块162以及制动控制模块163。其中，车速控制模块161用于控制汽车的行进速度。即控制汽车的加速、减速。当汽车行使至限速区域时，测速器132探测到汽车的行使速度大于预设值时，通过车载导航装置10中的扬声器154发出提醒声给驾驶员，要求减速行使；如果测速器132探测到汽车速度并未减速，将通过车速控制模块161控制汽车减速行使。转向控制模块162用于控制汽车的转向。制动控制模块163用于制止汽车的行进。当汽车行使入地下隧道、高层楼群中暂时接收不到GPS信号时，导航系统将进入自导模式。从测速器132检测汽车的行进速度，通过微处理器140进行数据处理，从速度和时间中算出汽车前进的距离。然后通过陀螺传感器135直接检测出汽车行使路线方向，引导汽车行使。当汽车发生紧急状况，通过制动控制模块163强行停止汽车的运行。

图2e为本发明图1中信息中心20的模块图。信息中心20包括信息接收模块201、控制模块202、紧急援助模块203以及信息存储器204。其中，信息接收模块201用于接收车载导航装置10请求信息。信息存储器204用于存储数字地图以及曾经行使路径的路面交通信息。本发明中，信息存储器204也用于存储路面限速区域相对应的限速数据，该限速数据作为预设值存储于信息存储器204中，又，不同的限速区域对应不同的限速数据，这里不在赘述。紧急援助模块203提供援助模式，并将援助信息反馈至控制模块202。控制模块202分析接收到的信息，控制紧急援助模块203进行援助，并传送援助信息至车载导航装置10；同时，当存储于信息存储器中的数字地图更新时，传送更新信息给车载导航装置10更新其数字地图。本实施方式中，车载导航装置10发出的请求信息可以是请求传送曾经行使路径的路面交通信息、请求更新数字地图的更新信息、请求支援的信息等。紧急援助模块203中提供多种援助模式。例如，碰到交通事故，通知道路通讯指挥中心进行车辆救援；碰到抢劫事件，连线公安网络进行报警等。

图2f所示为本发明图1中智能交通系统30的模块图。智能交通系统30包括地球卫星定位系统301、地面接收站302以及路面交通信息管理系统303。其中，地球卫星定位系统301用于提供定位和导航信息。地面接收站302用于接收地球卫星定位系统301所发射的定位和导航信息。路面交通信息管理系统303用于根据地面接收站302所接收到的信息提供即时的路面交通信息。本实施方式中，智能交通系统30是把路面交通信息传送至车载导航装置10的微处理器140中，以协助道路导引的制作。

请参阅图3至图6，其中，图3为车载导航装置10的配置示意图。图4为车载导航装置10的投影示意图。图5为车载导航装置10的使用示意图。图6为自动调整投影设备152的示意图。微处理器140设置于驾驶座右侧位置，投影设备152设置于汽车仪表板上。投影设备152成像于汽车前挡风玻璃处41。参阅图4，前挡风玻璃41投影的图像的焦点F为前挡风玻璃41处形成可显现导航图像的成像区410，驾驶员通过直接观察前挡风玻璃即可获得所需的导航信息。又，参阅图6，投影设备152底座可用万用支架153支撑，当汽车在上坡或下坡时自动调整挡风玻璃41的成像的高低，使成像的箭头和前方道路或交叉路口一致，直接指引汽车如何行进。因此，本实施方式中，车载导航装置10的导航信息可通过投影设备152投影至前挡风玻璃处，在挡风玻璃的成像区410显示出相应的导航信息。驾驶员不需要将视线移开，即可实现安全可靠的导航。

图7所示为本发明一实施例中导航方法的流程图。在步骤S101，车载导航装置10接收信息，即接收由输入模块110输入的用户指令和请求。在步骤S102，根据当前位置检测模块120的检测，获取汽车的当前位置和当前时间。在步骤S103，微处理器140根据当前位置检测模块120的检测以及输入模块110输入，判定是否是经常行使路径，即判断上述汽车当前位置是否是汽车的经常性出发地，上述汽车的目的地是否是汽车的经常性到达地。本实施方式中，经常性出发地中或者经常性到达地的经常性是指汽车的出发地或到达地的频度是否在给定的频度上，或者该出发地或到达地常常成为该汽车的出发地和到达地。在步骤S104，如果汽车当前位置不是经常性出发地，汽车的目的地不是经常性到达地，微处理器140则调用存储器170中的数字地图。在步骤S105，微处理器140计算行使路径。即从汽车当前位置至设定的目的地计算汽车预行使路径。在步骤S106，车载导航装置10接收智能交通系统30传送的交通状况信息。如果汽车当前的位置是汽车的经常性出发地，汽车的目的地是汽车的经常到达地，则执行步骤S107，调用经常性行使路径信息，并直接执行步骤S106，车载导航装置10接收智能交通系统30传送的交通状况信息。

在步骤S108，微控制器104判断计算的行使路径是否是最优的路径。本实施方式中，车载导航装置10是通过发送请求信息至信息中心，请求传送曾经行使路径的路面交通信息。之后，根据从智能交通系统30接收到的即时的路面交通信息，比较该即使交通信息与曾经的路面交通信息，判断计算的行使路径是否最优的路径。如果即时的路面交通信息表明该计算的行使路径中，存在拥堵等交通状况，则判断该计算的行使路径不是最优的路径则执行步骤S109，重新计算另一行使路径。在步骤S110，如果计算行使的路径是最优的路径，则车载导航装置10对汽车进行路径向导处理。在步骤S111，车载导航装置10判断汽车是否到达目的地。如果该汽车到达目的地，则结束导航。如果该汽车未到达目的地，则重复步骤S110。

图8所示为本发明图7中步骤S110的细化流程图。在步骤S201，车载导航装置10通过CCD摄像机采集道路信息。在步骤S202，微处理器140对采集的道路信息进行识别。在步骤S203，微处理器140判断汽车当前行使的路径与计算的行使路径是否一致。在步骤S204，如果路径不一致，则通过扬声器154发出提醒，并重复步骤S201。如果一致，则执行步骤S111，车载导航装置10判断汽车是否到达目的地。在步骤S205，车载导航装置10采集汽车的车速、方向以及汽车周边状态信息。汽车周边状态包括前后汽车的距离、方向以及相对速度。在步骤S206，微处理器140判断该上述信息是否大于预设值。在步骤S207，如果大于预设值，微处理器104则发出控制信号给执行模块，控制汽车的运行，并重复步骤S205。如果不大于预设值，则执行步骤S111，车载导航装置10判断汽车是否到达目的地。本实施方式中，步骤S201以及步骤S205是同步进行。

本发明的车载导航装置通过自身存储的数字地图，结合GPS，为驾驶员提供车辆定位、最优化行使路径的选择、偏航路径纠正等功能。又，通过投影方式，将导航系统的道路导引信息直接投影在汽车的前挡风玻璃上，增加驾驶员的行车安全。此外，使用其的导航系统能实时接收路况信息，避免汽车驶入交通堵塞路段，引导汽车在较短的时间内，以较大的效率到达目的地；当汽车遇到突发状况，通过信息中心，能通知道路通讯指挥中心进行车辆救援等紧急措施，增加汽车行使的可靠性。

Claims (9)

1.一种车载导航装置，该车载导航装置包括：

输入模块，用于将用户的指令和请求输入车载导航装置，其中，用户的指令和请求包括目的地名称；

当前位置检测模块，用于检测汽车的当前位置以及当前时刻；

存储器，用于存储数字地图；

微处理器，用于根据用户输入的指令和请求以及汽车的当前位置，调用所述存储器中的数字地图进行道路导引的制作，并将制作后的结果输出；以及

输出模块，用于接收微处理器所制作的道路导引信息；

所述输出模块包括：

驱动器，与所述微处理器相连，用于将道路导引信息进行放大处理；

投影设备，与所述驱动器连接，设置于汽车前挡风玻璃相应的汽车仪表板上，用于将放大后的道路导引信息投影及成像于汽车前挡风玻璃处；以及

万用支架，与所述投影设备连接，用于根据汽车的行使自动调整投影设备在挡风玻璃上成像的位置。

其特征在于：所述的微处理器包括：

调用模块，用于根据用户输入的指令和请求从存储器中调用数字地图；

计算模块，用于计算汽车当前位置至设定的目的地的行使路径；

接收模块，用于接收计算的行使路径的交通状况信息；

判断模块，用于判断计算的行使路径是否是最优的路径；以及

传送控制模块，用于根据判断模块判断的结果传送控制指令，进行路径向导处理。

2.根据权利要求1所述的车载导航装置，其特征在于：所述的判断模块还用于判断汽车当前位置至设定的目的地是否是经常行使的路径；所述的输出模块还包括扬声器，与所述驱动器相连，用于发出声音，辅助完成道路导引。

3.根据权利要求1所述的车载导航装置，其特征在于：所述车载导航装置还包括：

信息状态采集模块，用于采集汽车行使过程中的状态信息，并将采集的状态信息传送至所述微处理器；以及

执行模块，与所述微处理器相连；

其中，所述微处理器接收采集的状态信息进行处理，输出控制信号至执行模块，执行模块根据接收到的控制信号控制汽车的行进。

4.根据权利要求3所述的车载导航装置，其特征在于：所述信息状态采集模块包括：

图像采集模块，用于提供汽车行使过程中的道路图像信息；

测速器，用于探测汽车行使过程中的速度；

激光扫描探测器，用于探测前后汽车的距离、方位以及相对速度；

超声探测器，用于近距离探测汽车周边状态；以及

陀螺传感器，用于探测汽车前进的方向，并引导汽车的行使。

5.根据权利要求4所述的车载导航装置，其特征在于：所述图像采集模块为2个CCD摄像机，分别设置于汽车车内/车外的顶棚。

6.根据权利要求4所述的车载导航装置，其特征在于：所述执行模块包括：

车速控制模块，用于控制汽车的行进速度；

转向控制模块，用于控制汽车的转向；以及

制动控制模块，用于制止汽车的行进。

7.一种导航系统，包括智能交通系统，用于提供行使路径的交通状况信息，其特征在于，所述导航系统还包括根据权利要求1至7项任意一项所述的车载导航装置，该车载导航装置用于确定直到设定的目的地的导向路线，并根据确定的导向路线引导汽车行使；信息中心，用于与所述车载导航装置进行长距离通信，并为车载导航装置提供地图更新及紧急援助服务。

8.根据权利要求7所述的导航系统，其特征在于：所述智能交通系统包括：

地球卫星定位系统，用于提供定位和导航信息；

地面接收站，用于接收所述地球卫星定位系统所发射的定位和导航信息；

路面交通信息管理系统，用于根据地面接收站所接收到的信息提供即时的路面交通信息。

9.根据权利要求7所述的导航系统，其特征在于：所述信息中心包括：

信息接收模块，用于接收所述车载导航装置请求信息；

信息存储器，用于存储数字地图以及曾经行使路径的路面交通信息；

紧急援助模块，提供援助模式，并将援助信息反馈至控制模块；以及

控制模块，分析接收到的信息，控制所述紧急援助模块进行援助，并传送援助信息至车载导航装置；当存储于信息存储器中的数字地图更新时，传送更新信息给所述车载导航装置更新其数字地图。

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